Grafen je úžasný materiál, pevnější než ocel a s vodivostí vyšší než má měď. Vědci zkoumají už delší čas způsoby, kterými by podobné uspořádání atomů v jeden atom tlusté mřížce, mohli dosáhnout i u jiných prvků. Před časem jsme zde na Oslu psali o stanenu, teoreticky vypočtené dvourozměrné struktuře z cínu. Vědci z Brownovy university v americkém  městě Providence pod vedením Lai-Sheng Wanga se pustili do hledání dvourozměrné mřížky z bóru. Je to prvek, který je v Mendělejevově tabulce prvků hned vedle uhlíku, tudíž má o jeden valenční elektron méně a nemůže vytvářet  plástvi podobné struktury. Spíše se jedná o vzor poskládaný z trojúhelníků. Vědci pomocí superpočítačů simulovali možná řešení a v letošním roce oznámili, že se jim povedlo vyrobit první rovinnou strukturu z bóru, označenou jako B36.  Jak je na obrázku jasně vidět, je to šestiúhelník se šestiúhelníkovou dírou uprostřed. Podle vědců se jedná o jeden stavební prvek, ze kterého by se měly skládat větší struktury – tak by měl podle výpočtu vzniknout borofen.

Zvětšit obrázek

Základní prvek ze 36 atomů má oprostřed šestiúhelníkový otvor. Skládáním lze vytvářet vrstvu o tlouštce jedinného atomu. Dostala jméno borofen. (Kredit: Wang, Brown University)

B36 získali technikou nazývanou fotonová spektroskopie. Začne se tím, že laserem vytvoří páry atomů bóru, které následně zchladí héliem do podoby malých atomárních shluků. Následným úderem laserového paprsku se ze shluku vyráží elektron, který se zavádí  do trubice.  Wang  ji nazývá nazývá „elektronové závodiště“. Podle rychlosti, s jakou elektron trubicí prolétá, se určuje vazební energie shluku atomů, tedy jak pevně si atomy drží svoje elektrony. Spektrum těchto vazebních energií potom vytváří charakteristický otisk skupiny.

Zvětšit obrázek

Lai-Sheng Wang, profesor chemie na at Brown University: „Ještě ho nemáme, ale výpočty svědčí o tom, že tkovou strukturu lze vyrobit. (Kredit BU)

Wangovy experimenty ukázaly, že B36 se odlišuje spektrem vazebních energií, v porovnání s ostatními typy skupin atomů má tyto energie extrémně nízké. Tvar spektra navíc naznačoval, že se bude jednat o symetrickou strukturu. Zde nastoupil Wangův postgraduální student Zachary Piazza, který provedl modelování možného vzhledu této struktury na počítači. Ze všech možných variant mu jako stabilní řešení vyšel plochý disk se šestiúhelníkovou dírou uprostřed. Na počítači potom provedl modelování spektra vazebních energií této struktury a zjistili, že se velmi podobá naměřeným hodnotám v rámci Wangových experimentů.

Nyní se možná ptáte, v čem se borofen liší od grafenu. V jedné podstatné věci – zatímco grafen se chová jako polokov, borofen by se měl chovat jako kov a mít ještě lepší vodivost než grafen při velmi podobných mechanických vlastnostech. Tím se otevírá celé spektrum možných aplikací tohoto nového materiálu.

Zdroj:  Brown University